KR20170034122A - 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지의 전극조립체의 하중이 집전부와 전극탭의 용접면에 인가되는 것을 방지하기 위한 장치를 구비한 이차전지를 제공한다.
일예로, 내부에 공간을 구비하는 케이스; 상기 케이스에 삽입되고 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 제2전극판의 사이에 형성된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극탭; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 상기 전극탭과 전기적으로 연결된 집전판; 상기 집전판과 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 외부로 돌출된 전극단자; 및 일단이 상기 전극조립체에 결합되고 타단이 상기 집전판에 결합된 커넥터를 포함하는 이차전지가 개시된다.
일예로, 내부에 공간을 구비하는 케이스; 상기 케이스에 삽입되고 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 제2전극판의 사이에 형성된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극탭; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 상기 전극탭과 전기적으로 연결된 집전판; 상기 집전판과 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 외부로 돌출된 전극단자; 및 일단이 상기 전극조립체에 결합되고 타단이 상기 집전판에 결합된 커넥터를 포함하는 이차전지가 개시된다.
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 배터리 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 배터리 셀이 수십 개 연결된 대용량 전지의 경우 전기 자전거, 전기 스쿠터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데 대표적인 형상으로는 각형, 원통형 및 파우치형 등을 들 수 있으며, 양극판 및 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극조립체와, 전해액을 함께 케이스에 수용하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 또한, 상기 전극조립체에는 전극탭, 양극의 단자 등이 연결되며, 이는 상기 캡 플레이트를 통하여 외부로 노출 또는 돌출된다.
한편, 이차전지의 전극탭을 구비할 경우 전극탭은 집전부에 연결되고, 집전부는 전극단자에 연결되며, 캡 플레이트를 관통한 전극단자가 외부로 노출 또는 돌출된다. 이러한 구조는 외부 진동(Vibration)이나 외부 충격(Mechanical shock) 등에 의하여 집전부와 전극탭의 연결이 분리되기도 하는데, 이를 방지하기 위한 구성을 구비한 이차전지가 요구된다.
본 발명은 전극조립체의 하중으로 인해 집전부와 전극탭의 용접부위가 손상되는 것을 방지할 수 있는 이차전지를 제공한다.
본 발명에 따른 이차전지는 내부에 공간을 구비하는 케이스; 상기 케이스에 삽입되고 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 제2전극판의 사이에 형성된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극탭; 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트; 상기 전극탭과 전기적으로 연결된 집전판; 상기 집전판과 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 외부로 돌출된 전극단자; 및 일단이 상기 전극조립체에 결합되고 타단이 상기 집전판에 결합된 커넥터를 포함할 수 있다.
여기서 상기 커넥터는 상측에 구비된 체결부; 상기 체결부로부터 하측으로 연장되어 형성된 연결부; 및 상기 연결부로부터 하측으로 연장되어 상기 전극조립체의 측면에 결합되는 결합부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 체결부가 삼각기둥 형상의 돌기이고, 상기 집전부의 단부에 상기 체결부를 삽입하여 상기 커넥터를 체결시킬 수 있는 직사각형의 홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결부는 상기 커넥터의 상단부에서 절곡 연장되어 형성되고, 상기 절곡 연장된 부분에 상기 전극단자가 관통하여 상기 커넥터를 체결시킬 수 있는 홀이 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 커넥터의 연신율은 상기 전극탭의 연신율에 비해 작을 수 있다.
또한, 상기 전극탭이 상기 전극 조립체로부터 돌출된 길이는 상기 연결부가 상기 전극 조립체로부터 돌출된 길이보다 짧을 수 있다.
또한, 상기 전극조립체에 커넥터를 결합하는 테이프를 더 포함하는 있다.
또한, 상기 테이프는 절연성 재질일 수 있다.
또한, 상기 플라스틱은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 상기 집전부의 상기 전극단자가 결합되는 부분에 체결될 수 있다.
본 발명의 이차전지는 커넥터의 일단을 전극조립체에 고정시키고, 커넥터의 타단을 전극 단자의 하부에까지 연장된 집전부에 체결함으로써, 전극조립체의 하중을 상대적으로 결합력이 강한 전극단자의 하측에 인가되도록 유도할 수 있다.
따라서, 종래의 전극조립체의 하중이 집전부와 전극탭의 용접면에 인가되는 것을 방지하고, 외부 진동이나 외부 충격 등에 의한 집전부와 전극탭의 분리를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 케이스 내부구조를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 전극조립체를 양측으로 펼친 것을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부의 측면을 확대하여 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부의 측면을 확대하여 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 케이스 내부구조를 도시한 정면도이다.
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도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부의 측면을 확대하여 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부의 측면을 확대하여 도시한 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 케이스 내부구조를 도시한 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극조립체(110), 전극탭(120), 집전부(130), 케이스(140), 제1전극단자부(150), 제2전극단자부(160), 캡조립체(170), 커넥터(180) 및 테이프(190)를 포함할 수 있다.
상기 전극조립체(110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)에서 두 개로 구비될 수 있다.
또한, 각각의 상기 전극조립체(110)는 판상 혹은 막형으로 형성되는 제1전극판, 제2전극판 및 제1전극판과 제2전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다. 그리고 전극조립체(110)는 제1전극판, 제2전극판 및 세퍼레이터의 적층체를 권취하거나 적층하여 형성된다. 또한, 상기 제1전극판은 양극 또는 음극으로 작용할 수 있으며, 상기 제2전극판은 상기 제1전극판과 반대의 극성을 갖을 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 상기 전극조립체(110)의 형태가 젤리롤(Jelly Roll)형상일 수 있다.
양극으로서의 상기 제1전극판은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성될 수 있고, 상기 제1전극판 양면에 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 제1전극판 활물질층이 도포되어 형성될 수 있다. 음극으로서의 상기 제2전극판은 구리와 같은 금속 포일로 형성될 수 있고, 상기 제2전극판 양면에는 탄소재를 주성분으로 하는 제2전극 활물질층이 도포되어 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1전극과 상기 제2전극에 무지부(111)가 포함되어 상기 각 전극과 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 또한, 세퍼레이터는 제1전극판과 제2전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 그리고 세퍼레이터는 폴리에틸렌(PE)이나, 폴리프로필렌(PP)이나, 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
다만, 본 발명에서 상기 제1전극판, 상기 제2전극판 및 상기 세퍼레이터의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 전극탭(120)은 제1전극탭(121) 및 제2전극탭(122)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)에서 상기 제1전극탭(121) 및 상기 제2전극탭(122)은 상기 두 개의 전극조립체(110)에 각각 형성될 수 있다.
상기 제1전극탭(121)은 상기 제1전극판에 바(bar) 형상으로 무지부 일측에서 연장되어 일체로 형성되거나, 별도의 바를 전기적으로 결합시켜 형성될 수 있다. 상기 제1전극판에 형성된 상기 바는 복수개일 수 있으며, 상기 바가 복수개인 경우 이를 적층시켜 상기 제1전극탭(121)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 제1전극탭(121)은 상기 제1전극판과 동일한 재질인 알루미늄과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제2전극탭(122)은 상기 제2전극판에 바의 형상으로 무지부 일측에서 연장되어 일체로 형성되거나, 별도의 바를 전기적으로 결합시켜 형성될 수 있다. 상기 제2전극판에 형성된 상기 바는 복수개일 수 있으며, 상기 바가 복수개인 경우 이를 적층시켜 상기 제2전극탭(122)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2전극탭(122)은 상기 제2전극판과 동일한 재질인 구리와 같은 금속으로 형성될 수 있다.
다만, 본 발명에서 상기 제1전극탭(121) 및 상기 제2전극탭(122)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 집전부(130)는 제1집전부(131) 및 제2집전부(132)를 포함할 수 있다.
상기 제1집전부(131)의 일단부는 상기 제1전극탭(121)과 연결될 수 있는 접촉면이 형성되어 있다. 상기 일단부는 초음파용접, 전기용접, 아크용접 등을 사용하여 상기 제1전극탭(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1집전부(131)의 타단부는 상기 캡 플레이트(171)의 하면을 따라 연장되어 형성된다. 상기 타단부는 제1전극단자(151)가 관통하기 위한 단자홀(131a)과 커넥터(180)가 체결되기 위한 커넥터홀(131b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1집전부(131)는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제2집전부(132)의 일단부는 상기 제2전극탭(122)과 연결될 수 있는 접촉면이 형성되어 있다. 상기 일단부는 초음파용접, 전기용접, 아크용접 등을 사용하여 상기 제2전극탭(122)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2집전부(132)의 타단부는 상기 캡 플레이트(171)의 하면을 따라 연장되어 형성된다. 상기 타단부는 제2전극단자(152)가 관통하기 위한 단자홀(132a)과 커넥터(180)가 체결되기 위한 커넥터홀(132b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제2집전부(132)는 구리, 구리 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
다만, 본 발명에서 상기 제1집전부(131) 및 상기 제2집전부(132)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 케이스(140)는 개구의 내측에 수용공간을 포함하고, 상기 수용공간의 내부에 상기 전극조립체(110) 및 전해액을 수용한다. 상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성된다. 또한, 상기 전해액은 유기용매에 리튬염으로 이루어 질 수 있고, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
다만, 본 발명에서 상기 케이스(140)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제1전극단자부(150)는 제1전극단자(151), 제1체결플레이트(152) 및 제1단자플레이트(153)을 포함할 수 있다.
상기 제1전극단자(151)는 상기 제1집전부(131)의 단자홀(131a) 및 상기 캡 플레이트(171)의 단자홀(171a)을 통하여 외부로 인출된다. 상기 제1전극단자(151)는 상기 제1집전부(131)에 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 제1전극단자(151)는 상기 캡 플레이트(171)와도 전기적으로 연결되어 서로 같은 극성을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1전극단자(151)는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제1체결플레이트(152)에는 상기 제1전극단자(151)가 관통되어 결합할 수 있도록 상기 제1전극단자(151)가 돌출되는 부분에 단자홀(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제1체결플레이트(152)는 상기 캡 플레이트(171)의 상부에 결합되고, 상기 제1단자플레이트(153)를 안착시킬 수 있다.
상기 제1단자플레이트(153)는 상기 제1전극단자(151)가 관통하여 결합할 수 있도록 상기 제1전극단자(151)가 돌출되는 부분에 단자홀(153a)을 구비할 수 있다. 상기 제1단자플레이트(153)는 상기 제1체결플레이트(152)의 상부에 결합될 수 있다. 상기 제1전극단자(151)의 돌출된 부분은 상기 제1단자플레이트(153)와 리벳팅 또는 리벳팅 후 용접을 통해 결합될 수 있다. 따라서, 상기 제1전극단자(151)의 제1체결플레이트(152), 제1단자플레이트(153) 및 캡 플레이트(171)에 대한 결합강도는 타영역에 비해 상대적으로 높다. 상기 제1전극단자(151)는 상기 제1단자플레이트(153)와 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제1단자플레이트(153)는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성된다. 그리고 상기 제1체결플레이트(152)가 전도성 재질일 경우, 상기 제1단자플레이트(153)는 상기 제1체결플레이트(152)를 통하여 상기 캡 플레이트(171)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 제1전극단자(151), 제1체결플레이트(152) 및 제1단자플레이트(153)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2전극단자부(160)는 제2전극단자(161), 제2체결플레이트(162) 및 제2단자플레이트(163)을 포함할 수 있다.
상기 제2전극단자(161)는 상기 제2집전부(132)의 단자홀(132a) 및 상기 캡 플레이트(171)의 단자홀(171b)을 통하여 외부로 인출된다. 상기 제2전극단자(161)는 상기 제2집전부(132)에 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 제1전극단자(151)가 상기 캡 플레이트(171)와 전기적으로 연결되어 있는 경우, 상기 제2전극단자(161)는 상기 캡 플레이트(171)와 절연부재로 절연된다. 또한, 상기 제2전극단자(161)는 구리, 구리 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제2체결플레이트(162)에는 상기 제2전극단자(161)가 관통되어 상기 제2단자플레이트(163)와 결합할 수 있도록 상기 제2전극단자(161)가 돌출되는 부분에 단자홀(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제2체결플레이트(162)는 상기 캡 플레이트(171)에 결합되고, 상기 제1단자플레이트(153)를 안착시킬 수 있다.
상기 제2단자플레이트(163)는 상기 제2전극단자(161)가 관통하여 상기 제2단자플레이트(163)와 결합할 수 있도록 상기 제2전극단자(161)가 돌출되는 부분에 단자홀(163a)이 형성될 수 있다. 상기 제2단자플레이트(163)는 상기 제2체결플레이트(162)의 상부에 결합될 수 있다. 상기 제2전극단자(161)의 돌출된 부분은 상기 제2단자플레이트(163)와 리벳팅 또는 리벳팅 후 용접을 통해 결합될 수 있다. 따라서, 상기 제2전극단자(161)의 상기 제2체결플레이트(162), 상기 제2단자플레이트(163) 및 캡 플레이트(171)에 대한 결합강도 역시 타영역에 비해 상대적으로 높다. 상기 제2전극단자(161)는 상기 제2단자플레이트(163)와 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제2단자플레이트(163)는 구리, 구리 합금으로 형성된다. 그리고 상기 캡 플레이트(171)가 상기 제1전극단자(151)와 같은 극성을 갖는 경우, 상기 제2체결플레이트(162)는 절연성 재질로 구비되어, 상기 제2전극단자(161)를 상기 캡 플레이트(171)로부터 전기적으로 분리한다.
한편, 본 발명에서 상기 제2전극단자(161), 제2체결플레이트(162) 및 제2단자플레이트(163)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 캡조립체(170)는 캡 플레이트(171), 안전벤트(172) 및 마개(173)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(171)는 상기 케이스(140)에 결합하여 상기 케이스(140)의 개구를 밀봉한다. 상기 제1전극단자(151) 및 상기 제2전극단자(161)가 상기 캡 플레이트(171)의 외측으로 돌출되기 위하여 상기 제1전극단자(151) 및 상기 제2전극단자(161)가 돌출되는 부분에 상기 단자홀(171a, 171b)을 구비할 수 있다. 또한, 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(171c)를 구비할 수 있다. 상기 제1전극단자(151)와 상기 캡 플레이트(171)가 동일한 극성을 갖는 경우, 상기 케이스(140)도 상기 제1전극단자(151)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 상기 캡 플레이트(171)의 재질은 상기 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(172)는 상기 캡 플레이트(171)의 중앙에 위치할 수 있다. 또한, 상기 안전 벤트(172)는 상기 캡 플레이트(171)를 관통하는 벤트 홀에 별도의 구성으로서 설치되거나 상기 캡 플레이트(171)에 일체로서 형성될 수 있다. 상기 안전 벤트(172)는 과충전 등으로 인해 내부압력의 증가시에 파단되어 이차전지의 폭발을 방지할 수 있다.
상기 마개(173)는 상기 전해액 주입구(171c)를 밀봉한다.
한편, 본 발명에서 상기 캡 플레이트(171)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 커넥터(180)는 전체적으로 바의 형상이며, 체결부(180a), 연결부(180b) 및 결합부(180c)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 전극조립체를 양측으로 펼친 것을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터를 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부를 확대하여 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부의 측면을 확대하여 도시한 측면도이다.
도 3 내지 도 6를 참고하면, 상기 체결부(180a)는 상기 커넥터(180)의 상단부에 삼각기둥 형상의 돌기일 수 있다. 상기 체결부(180a)는 상기 집전부(131, 132)의 커넥터홀(131b, 132b)에 삽입되어 체결된다. 상기 집전부(131, 132)의 커넥터홀(131b,132b)은 상기 체결부(180a)를 체결시킬 수 있는 직사각형 형상일 수 있다. 상기 체결부(180a)의 삼각기둥 형상은 상기 집전부(131, 132)의 커넥터홀(131b, 132b)에 삽입되는 방향(A방향)으로는 수월하게 결합되지만, 상기 삽입되는 방향의 반대 방향(B방향)으로는 분리되기가 쉽지 않다. 상기 연결부(180b)는 상기 체결부(180a)로부터 바의 형상으로 연장되어 상기 전극조립체(110) 상단까지 형성될 수 있다. 또한, 상기 결합부(180c)는 상기 연결부(180b)로부터 바의 형상으로 연장되어 상기 전극조립체(110)의 측면에 결합할 수 있다.
상기 집전부(131, 132)의 커넥터홀(131b, 132b)이 형성된 단부는 상기 제1전극단자(151) 및 상기 제2전극단자(161)가 상기 제1단자플레이트(153) 및 상기 제2단자플레이트(163)에 리벳팅 또는 리벳팅 후 용접되어 있어 상기 전극조립체(110)의 하중을 지지하기에 충분한 결합강도를 갖는다. 따라서, 상기 커넥터(180)가 삽입되어 체결되면, 상기 전극 조립체(110)의 하중을 지지할 수 있다.
상기 커넥터(180)의 연결부(180b)가 상기 전극 조립체(110)로부터 돌출된 길이(Lc)는 상기 전극탭(120)이 상기 전극 조립체(110)로부터 돌출된 길이(Lt)보다 짧을 수 있다(Lc＜Lt). 따라서, 상기 전극조립체(110)의 하중이 상기 전극탭(120)보다는 상기 커넥터(180)와 상기 집전부(130)가 결합된 부분으로 인가되어, 상기 전극 조립체(110)의 하중 또는 진동으로 인한 상기 전극탭(120) 연결 부위의 손상을 방지할 수 있다.
상기 커넥터(180)는 상기 제1전극단자(151) 및 상기 제2전극단자(161)가 위치한 곳에 각각 설치될 수 있다. 또한, 상기 제1전극단자(151) 및 상기 제2전극단자(161)가 위치한 곳에 각각 설치된 상기 커넥터(180)들은 상기 집전부(131, 132)의 커넥터홀(131b, 132b)에 각각 체결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 상기 전극조립체(110)를 두 개 구비하므로, 상기 두 개의 전극조립체(110)에 상기 두 개의 커넥터(180)를 각각 설치할 수 있다.
또한, 상기 커넥터(180) 재질은 내열성 및 내화학성이 우수하고, 연신율이 작은 플라스틱일 수 있다. 상기 플라스틱은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 커넥터(180)의 연신율은 상기 전극탭(120)의 연신율에 비해 작다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)에 반복 하중이 가해지는 경우에도, 상기 커넥터(180)에 대해 상기 전극 조립체(110)의 하중이 여전히 집중될 수 있다. 따라서, 상기 커넥터(180)는 상기 전극 조립체(180)의 하중이 상기 전극탭(120)과 상기 집전부(130)의 용접 부위에 인가되는 것을 방지함으로써, 손상을 방지할 수 있다.
상기 테이프(190)는 상기 결합부(180c)에 위치하여, 상기 커넥터(180)를 상기 전극조립체(110)의 측면에 결합시킬 수 있다. 또한, 상기 테이프(190)는 내열성 및 내화학성이 우수하고, 절연성 재질일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터를 도시한 사시도이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부를 확대하여 도시한 사시도이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터와 집전부의 결합부의 측면을 확대하여 도시한 측면도이다.
도 7 내지 도 9를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 전극조립체(110), 전극탭(120), 집전부(230), 케이스(140), 제1전극단자부(150), 제2전극단자부(160), 캡조립체(170), 커넥터(280) 및 테이프(190)를 포함할 수 있다. 앞선 실시예와 동일한 구성 및 작용을 갖는 부분은 동일한 도면 부호로 표시하였으며, 이하는 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
상기 집전부(230)는 제1집전부(231) 및 제2집전부(232)를 포함할 수 있다.
상기 제1집전부(231)는 일단부에 상기 제1전극탭(121)이 결합되고, 타단부에 상기 제1전극단자(151)가 관통하기 위한 단자홀(231a)이 형성되어 있다. 그러나 상기 제1집전부(231)에는 제1커넥터(281)가 체결되기 위한 별도의 홀이 형성되어 있지 않다.
상기 제2집전부(232)는 일단부에 상기 제2전극탭(122)이 결합되고, 다른 말단부에 상기 제2전극단자(161)이 관통하기 위한 단자홀(232a)이 형성되어 있다. 그러나 상기 제2집전부(232)에도 역시 제2커넥터(282)가 체결되기 위한 별도의 홀이 형성되어 있지 않다.
상기 커넥터(280)는 전체적으로 바의 형상이며, 체결부(280a), 연결부(280b) 및 결합부(280c)를 포함할 수 있다. 상기 체결부(280a)는 상기 커넥터(280)의 상단부에서 절곡 연장되어 형성된다. 상기 절곡된 체결부(280a)는 상기 제1전극단자(151) 및 상기 제2전극단자(161)가 관통하기 위한 단자홀(280d)이 형성되어 있다. 상기 제1전극단자(151) 및 상기 제2전극단자(161)는 상기 체결부(280a)에 형성된 단자홀(280d)을 관통하여 상기 캡 플레이트(171)의 상부로 돌출될 수 있다. 또한, 상기 돌출된 제1전극단자(151) 및 제2전극단자(161)가 상기 제1단자플레이트(153) 및 상기 제2단자플레이트(163)에 리벳팅됨에 따라, 상기 커넥터(280)는 상기 집전부(130)에 함께 체결된다.
따라서, 상기 집전부(130)의 단부에 별도의 홀을 구비하지 않아도 상기 제1전극단자(151) 및 제2전극단자(161)의 리벳팅을 통해 상기 커넥터(280)를 집전부에 체결시킬 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(100, 200)는 커넥터(180, 280)의 일단을 전극조립체(110)에 고정시키고, 커넥터(180, 280)의 타단을 전극단자(151, 161)의 하부까지 연장된 집전부(130, 230)에 체결함으로써, 전극조립체(110)의 하중을 상대적으로 결합력이 강한 전극단자(151, 161)의 하측에 인가되도록 유도할 수 있다.
따라서, 전극조립체(110)의 하중이 집전부(130, 230)와 전극탭(120)의 용접면에 인가되는 것을 방지하고, 외부 진동이나 외부 충격 등에 의한 집전부(130, 230)와 전극탭(120)의 분리를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
110 ; 전극조립체
120 ; 전극탭
130 ; 집전부 140 ; 케이스
150 ; 제1전극단자부 160 ; 제2전극단자부
170 ; 캡 조립체 180 ; 커넥터
180a ; 체결부 180b ; 연결부
180c ; 결합부 190 ; 테이프
130 ; 집전부 140 ; 케이스
150 ; 제1전극단자부 160 ; 제2전극단자부
170 ; 캡 조립체 180 ; 커넥터
180a ; 체결부 180b ; 연결부
180c ; 결합부 190 ; 테이프
Claims (10)
- 내부에 공간을 구비하는 케이스;
상기 케이스에 삽입되고 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 제2전극판의 사이에 형성된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극탭;
상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트;
상기 전극탭과 전기적으로 연결된 집전판;
상기 집전판과 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트를 관통하여 외부로 돌출된 전극단자; 및
일단이 상기 전극조립체에 결합되고 타단이 상기 집전판에 결합된 커넥터를 포함하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 커넥터는
상측에 구비된 체결부;
상기 체결부로부터 하측으로 연장되어 형성된 연결부; 및
상기 연결부로부터 하측으로 연장되어 상기 전극조립체의 측면에 결합되는 결합부를 포함하는 이차전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 체결부가 삼각기둥 형상의 돌기이고, 상기 집전부의 단부에 상기 체결부를 삽입하여 상기 커넥터를 체결시킬 수 있는 직사각형의 홀이 형성되어 있는 이차전지.
- 제 2 항에 있어서.
상기 체결부는 상기 커넥터의 상단부에서 절곡 연장되어 형성되고, 상기 절곡 연장된 부분에 상기 전극단자가 관통하여 상기 커넥터를 체결시킬 수 있는 홀이 형성되어 있어 이차전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 커넥터의 연신율은 상기 전극탭의 연신율에 비해 작은 이차 전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 전극탭이 상기 전극 조립체로부터 돌출된 길이는 상기 연결부가 상기 전극 조립체로부터 돌출된 길이보다 짧은 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극조립체에 커넥터를 결합하는 테이프를 더 포함하는 이차전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 테이프는 절연성 재질인 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 플라스틱은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 커넥터는 상기 집전부의 상기 전극단자가 결합되는 부분에 체결되는 이차전지.
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